论文部分内容阅读
摘要： 本文就发展天然气汽车具备的优势和制约因素，与燃油汽车大规模增长后用油紧张及所造成的环境污染问题进行了对比分析，提出在我国城市发展天然气汽车的相应对策，表明了天然气汽车美好的发展情景。
关键词：天然气汽车 ， 城市建设，协调发展
Abstract: this paper of natural gas vehicle development advantages and disadvantages, and fuel car after mass growth with oil caused by tension and environmental pollution of the comparison analysis, put forward in natural gas vehicle in China's urban development of the corresponding countermeasure, shows the good development situation of natural gas vehicle.
Keywords: natural gas cars, urban construction, and coordinated development
中图分类号：P618.13文献标识码：A 文章编号：
一、概述
今后较长时期，我国都将面临石油短缺和生态恶化的双重困扰，石油短缺会影响经济健康持续地增长，而环境污染则直接威胁我们的生存和发展。面对大范围的能源紧张以及环境污染问题，开发节能新技术、优化能源结构、努力探寻清洁替代能源，已成为我国能源安全、经济可持续发展和生态环境保护的重大战略国策。
根据BP公司编制的《世界能源统计年鉴（ 2011）》统计数据，2010年我国一次能源消费结构如下表：
2010年中国一次能源消费结构
表1
2010年我国汽车行业消耗的成品油总量大约为1.5亿吨，通常1吨原油提炼汽油0.177吨、柴油0.383吨，成品油率60.8％。据此可知，我国汽车一年消耗原油约2.5亿吨，占全国原油年总消耗量的58%。
据中国机械工业联合会专业人士介绍，自2001年加入世界贸易组织以来，我国汽车工业发展迅猛，汽车产量从2000年的200万辆增加至2010年的1800万辆，进入了汽车制造工业大国行列。“十一五”期间，我国汽车产销量保持高速增长，年均增速为25%，汽车产量占世界总产量的23.5%。截至2010年底，全国机动车保有量达2.07亿辆，其中，汽车9085.9万辆。有专家预计，到2020年我国汽车保有量将超过2亿辆，每年将消耗成品油3亿吨以上。汽车运输不但耗油量大，而且汽车排放的尾气已成为污染城市环境的重要因素，由此带来的能源安全和环境污染問题将更加突出。因此，提高机动车能源利用效率，车用燃料推广使用清洁替代能源的重要性日显紧迫，已经成为国家能源结构优化的重大战略目标。
天然气是当今世界能源的重要构成部分，在世界范围储量丰富，开发利用技术已经非常成熟，用天然气代替传统的车用燃油，不仅可有效缓解石油供应紧张的能源格局，天然气作为公认的“清洁燃料”，可以大大缓解汽车尾气污染给城市环境带来的压力，所以大力发展天然气汽车，可以有效提高城市发展的品质。
二、我国天然气汽车发展概况
我国早期通过引进国外技术，将加气站装置和汽车改装部件逐步国产化。1999年，由原国家科委牵头，联合原国家计委、环保总局、建设部等13个部委成立了“全国清洁汽车行动协调领导小组”，随后启动北京、天津、上海、四川、深圳等12个示范城市（或地区）的清洁能源推广运用工作，至2005年，示范城市和地区扩大到19个。2006年，国家再次启动“节能与新能源汽车”高科技计划，使我国天然气汽车进人了快速发展阶段。2007年8月，国家发展改革委颁布的《天然气利用政策》，明确规定天然气汽车属于“优先类”用气项目，进一步加快了我国天然气汽车发展的进程。
在油价上涨趋势不减的情况下，随着天然气大规模开发利用，以及天然气汽车及其零部件研发、制造、推广使用技术标准体系进一步完善，装备产能进一步扩大，加气站设备、发动机和汽车配套零部件的国产化有效降低了天然气汽车的制造成本，为天然气汽车的规模化发展提供了良好支撑。从市场需求和技术本身而言，我国已基本具备天燃气汽车产业化的能力。截至2011年，我国天然气汽车保有量已猛增至100余万辆，据预测，到2020年，全国天然气汽车(LNG汽车与CNG汽车)年产量可达到120万辆的规模。
三、天然气汽车发展优势
（一）资源量充足
2005年完成的全国第三次油气资源评价结果认为，我国陆地和近海海域115个含油气盆地常规天然气远景资源量达56万亿立方米，可采资源量为22万亿立方米，主要分布在塔里木、鄂尔多斯、四川、东海以及柴达木等9个含油气盆地。国内学者研究表明，我国非常规天然气资源也较为丰富。据估计，煤层气、页岩气、水溶气和天然气水合物远景资源量超过150万亿立方米。今后随着技术进步和勘探的不断深入，预计天然气资源量还将进一步增加。此外，我国沿海省份正在规划和实施的LNG接收站有13座，目前已签订的进口LNG合约约为3400万吨/年；我国周边国家如俄罗斯、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、哈沙克斯坦、缅甸等国天然气资源丰富，这些国家每年尚有多余产能寻找新市场。
我国天然气资源丰富，天然气供给和进口条件得天独厚，天然气管网及相关设施建设正大规模进行中。“十二五”期间，我国将形成全国性天然气管网，可覆盖大部分地级市，届时运送能力将大幅度提高，有望彻底解决运输瓶颈问题，天然气需求将呈高速增长态势。因此，我国完全具备大规模发展天然气工业的资源基础。
(二）经济性
因为天然气在气缸中燃烧比较完全、干净，不容易产生积碳，抗爆性能好，运行平稳、噪音低，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长，这些可节省汽车的维修、保养和运行费用。
目前天然气的价格比汽油和柴油低得多, 差价明显，燃料费用一般节省40%左右，营运成本大幅降低。
（三）环保
与燃油相比，天然气容易扩散，在发动机气缸中容易和空气均匀混合，燃烧干净彻底，污染物排放进一步降低，相对燃油车，一氧化碳降低80%；碳氢化合物降低60%；氮氧化合物降低70%； CO2排放减少90% ；微粒排放减少40%； 基本不含铅、硫化物及苯等有害物质。
（四）优化能源消费结构
煤、石油、天然气是当今世界最重要的三大矿物燃料，我国矿物燃料构成为富煤、少油、多气，我国的能源消耗以煤炭和石油为主，由表1可知，我国2010年煤炭、石油、天然气三大矿物燃料消耗量在一次能源消耗总量中所占的比例分别为70.4％、17.6％、4.0％，而天然气世界平均消耗水平将近25%，可见，我国能源消耗过度依赖煤炭和石油，天然气发展利用很不充分，节能减排压力巨大。2010年交通运输替代车用汽、柴油的能源不到600万吨（其中CNG300万吨/LNG5万吨/电动汽车5万吨），占全年总成品油消费量不足3%。为此，通过大力发展天然气汽车，可以优化我国能源消费结构，有效减轻环境压力。
四、制约天然气汽车发展的因素
（一）供气体系建设难度大
天然气汽车在城市大规模推广应用，必须建设相应数量的加气站，这涉及到城市规划、市政管网建设、土地征用、建设资金投入等诸多因素。基础设施建设滞后，加气站网络布局不能满足天然气汽车用户加气的需要，使用不便利，消费者不愿购置家庭用天然气汽车，汽车制造商投资意愿不足，这是导致天然气汽车需求主要集中在城市公共交通领域的原因，加气站布点建设直接影响天然气汽车规模化发展。
（二）改装车性能下降
发展前期，天然气发动机大多是由原燃油机改装，由于气体燃料在汽缸的可燃混合气里占有一定的体积(汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计)，在同样的汽缸工作容积下，用天然气作燃料时做功减少，因而燃油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%～20%左右。
改装车原来燃油机的燃料系统大多保留，因此，要在原车上增加天然气燃料系统，特别是气瓶，使原来的汽车后备箱的有效使用空间减少，车本身的重量也相应增加。
（三）改装费用昂贵
燃油汽车改用天然气作燃料时，需要增加储气瓶、减压阀、混合器等发动机燃料系统部件，而这些部件制作工艺复杂、材料价格昂贵，改装市场尚未形成规模效益，价格难以下降。由于改装需要支付一笔不小的费用，相对于公共交通工具而言，私人用车因其行驶里程较短，使用经济性不明显。因此，仅以当前的价格和政策，私家车燃料推广使用天然气还有一定难度。
五、发展对策
推广运用天然气汽车，需要政府倡导、企业推动、公众参与，三方联动，共同推进。
（一）合理规划布局
加气站建设是影响天然气汽车发展的一个重要因素，想要引领消费者进入天然气汽车市场，必须有大量适用的加气站网点作保障。在城市总体规划的基础上，对加气站建设作整体规划,统筹考虑LNG站与CNG站的建设数量和建站规模；加气母站与子站的数量配置；加气站与加油站合建等问题，做好加气站与市政管网的衔接工作，合理布置站点、协调发展，分期、分批进行建设，逐渐形成合理的天然气汽车加气站布置格局，方便用户使用。
（二）加大经费投入，积极培育市场
国家要制订相关法规和优惠政策，坚持政府引导和市场调节相结合的办法，鼓励各相关企业、金融机构积极参与，合理引导社会资金投入，完善天然气基础设施建设，加大核心技术开发力度，实现关键部件国产化，继续降低配件生产成本，努力打造完整的天然气汽车产业链，发展生产单一燃料的原装天然气汽车，并推广运用。
发展初期，市场规模小，加气站难以盈利，需要政府政策支持，在加气站建设用地和设备购置方面实行优惠的土地政策和设备采购财政补贴措施，积极引导社会投资，推动加气站、燃气市政管网等基础设施投资建设。对于象城市公交车、出租车等公共交通车辆，基本在固定区域行驶，天然气供应有保障，年行驶里程长，在使用期内能迅速收回投资, 具有一定经济效益，应当作为优先发展目标，提倡使用单一燃料天然气汽车，有效促进行业发展。当加气站达到一定规模和数量的时候，再引导社会车辆发展，逐步扩大天然气汽车的数量，实现良性发展。
（三）引导消费
政府可以通过制订优惠的政策来引导天然气汽车消费。在汽车改装、整车购置、燃料使用成本等环节给予税费优惠，政策制定要放大天然气汽车对燃油汽车的对比优势，特别是经济优势。如果政府能够通过不同的税费、税率及补贴措施拉大它们之间的价格差，使用天然气汽车的经济性就会进一步凸显，这样，不仅仅公共交通车辆会选用天然气汽车，其它的社会车辆也会因为相对低廉的购置和使用成本而选择天然气汽车。虽然这样做会在短期加大财政负担，但从长远考虑，可以促进天然气汽车保有量的增长，有利于提高加气站投资收益，缩短了投资回收期，可以有效推动天然气汽车行业朝规模化方向健康发展。
（四）扩大宣传
天然气汽车在国内部分大城市已得到推广和应用，但在许多中小城市的运用还处于探索和起步阶段，社会公众对它的安全、经济、环保等特性的了解还不够充分，因此，要进行广泛的社会宣传，努力提高人们对燃油汽车尾气排放给城市居住环境所带来的严重污染问题的认识，让人们充分了解发展天然气汽车的优越性，让发展天然气汽车的事业得到广大社会公众的认可和支持。
六、结束语
燃油汽車排放的尾气成为城市环境主要污染源早已受到世界范围广泛关注。天然气作为优良的汽车燃料，与燃油相比，具有清洁、经济和资源上的优势，发展天然气汽车，不仅本身具有较好的经济效益，而且环保和社会效益明显，符合我国的能源和环境保护政策。随着国家法规政策逐步完善，我国在天然气汽车关键技术研究和加气站基础设施建设方面会有质的突破，产业化步伐必将加速，天然气汽车在我国城市大规模发展是大势所趋，前景一片光明。
【参考文献】
[1] BP公司，《世界能源统计年鉴（ 2011）》；
[2] 交通管理工作简报第（4）期，《2010年全国机动车和驾驶人统计分析》，公安部十七局， 2011年1月7日；
[3] 豆文娇等，液化天然气作为汽车燃料的性能分析[J]，石油化工设备，2011,40（3）;
[4] 郑得文等，国内外天然气资源现状与发展趋势[ J]，天然气工业，2008,28(1);
[5] 彭红涛，天然气汽车发展中存在的问题及对策研究[ J] ，煤气与热力, 2006, 26( 3)
【作者简介】 林秉运（1973- ），男，浙江，工程师，主要从事燃气工程设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：天然气汽车 ， 城市建设，协调发展
Abstract: this paper of natural gas vehicle development advantages and disadvantages, and fuel car after mass growth with oil caused by tension and environmental pollution of the comparison analysis, put forward in natural gas vehicle in China's urban development of the corresponding countermeasure, shows the good development situation of natural gas vehicle.
Keywords: natural gas cars, urban construction, and coordinated development
中图分类号：P618.13文献标识码：A 文章编号：
一、概述
今后较长时期，我国都将面临石油短缺和生态恶化的双重困扰，石油短缺会影响经济健康持续地增长，而环境污染则直接威胁我们的生存和发展。面对大范围的能源紧张以及环境污染问题，开发节能新技术、优化能源结构、努力探寻清洁替代能源，已成为我国能源安全、经济可持续发展和生态环境保护的重大战略国策。
根据BP公司编制的《世界能源统计年鉴（ 2011）》统计数据，2010年我国一次能源消费结构如下表：
2010年中国一次能源消费结构
表1
2010年我国汽车行业消耗的成品油总量大约为1.5亿吨，通常1吨原油提炼汽油0.177吨、柴油0.383吨，成品油率60.8％。据此可知，我国汽车一年消耗原油约2.5亿吨，占全国原油年总消耗量的58%。
据中国机械工业联合会专业人士介绍，自2001年加入世界贸易组织以来，我国汽车工业发展迅猛，汽车产量从2000年的200万辆增加至2010年的1800万辆，进入了汽车制造工业大国行列。“十一五”期间，我国汽车产销量保持高速增长，年均增速为25%，汽车产量占世界总产量的23.5%。截至2010年底，全国机动车保有量达2.07亿辆，其中，汽车9085.9万辆。有专家预计，到2020年我国汽车保有量将超过2亿辆，每年将消耗成品油3亿吨以上。汽车运输不但耗油量大，而且汽车排放的尾气已成为污染城市环境的重要因素，由此带来的能源安全和环境污染問题将更加突出。因此，提高机动车能源利用效率，车用燃料推广使用清洁替代能源的重要性日显紧迫，已经成为国家能源结构优化的重大战略目标。
天然气是当今世界能源的重要构成部分，在世界范围储量丰富，开发利用技术已经非常成熟，用天然气代替传统的车用燃油，不仅可有效缓解石油供应紧张的能源格局，天然气作为公认的“清洁燃料”，可以大大缓解汽车尾气污染给城市环境带来的压力，所以大力发展天然气汽车，可以有效提高城市发展的品质。
二、我国天然气汽车发展概况
我国早期通过引进国外技术，将加气站装置和汽车改装部件逐步国产化。1999年，由原国家科委牵头，联合原国家计委、环保总局、建设部等13个部委成立了“全国清洁汽车行动协调领导小组”，随后启动北京、天津、上海、四川、深圳等12个示范城市（或地区）的清洁能源推广运用工作，至2005年，示范城市和地区扩大到19个。2006年，国家再次启动“节能与新能源汽车”高科技计划，使我国天然气汽车进人了快速发展阶段。2007年8月，国家发展改革委颁布的《天然气利用政策》，明确规定天然气汽车属于“优先类”用气项目，进一步加快了我国天然气汽车发展的进程。
在油价上涨趋势不减的情况下，随着天然气大规模开发利用，以及天然气汽车及其零部件研发、制造、推广使用技术标准体系进一步完善，装备产能进一步扩大，加气站设备、发动机和汽车配套零部件的国产化有效降低了天然气汽车的制造成本，为天然气汽车的规模化发展提供了良好支撑。从市场需求和技术本身而言，我国已基本具备天燃气汽车产业化的能力。截至2011年，我国天然气汽车保有量已猛增至100余万辆，据预测，到2020年，全国天然气汽车(LNG汽车与CNG汽车)年产量可达到120万辆的规模。
三、天然气汽车发展优势
（一）资源量充足
2005年完成的全国第三次油气资源评价结果认为，我国陆地和近海海域115个含油气盆地常规天然气远景资源量达56万亿立方米，可采资源量为22万亿立方米，主要分布在塔里木、鄂尔多斯、四川、东海以及柴达木等9个含油气盆地。国内学者研究表明，我国非常规天然气资源也较为丰富。据估计，煤层气、页岩气、水溶气和天然气水合物远景资源量超过150万亿立方米。今后随着技术进步和勘探的不断深入，预计天然气资源量还将进一步增加。此外，我国沿海省份正在规划和实施的LNG接收站有13座，目前已签订的进口LNG合约约为3400万吨/年；我国周边国家如俄罗斯、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、哈沙克斯坦、缅甸等国天然气资源丰富，这些国家每年尚有多余产能寻找新市场。
我国天然气资源丰富，天然气供给和进口条件得天独厚，天然气管网及相关设施建设正大规模进行中。“十二五”期间，我国将形成全国性天然气管网，可覆盖大部分地级市，届时运送能力将大幅度提高，有望彻底解决运输瓶颈问题，天然气需求将呈高速增长态势。因此，我国完全具备大规模发展天然气工业的资源基础。
(二）经济性
因为天然气在气缸中燃烧比较完全、干净，不容易产生积碳，抗爆性能好，运行平稳、噪音低，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长，这些可节省汽车的维修、保养和运行费用。
目前天然气的价格比汽油和柴油低得多, 差价明显，燃料费用一般节省40%左右，营运成本大幅降低。
（三）环保
与燃油相比，天然气容易扩散，在发动机气缸中容易和空气均匀混合，燃烧干净彻底，污染物排放进一步降低，相对燃油车，一氧化碳降低80%；碳氢化合物降低60%；氮氧化合物降低70%； CO2排放减少90% ；微粒排放减少40%； 基本不含铅、硫化物及苯等有害物质。
（四）优化能源消费结构
煤、石油、天然气是当今世界最重要的三大矿物燃料，我国矿物燃料构成为富煤、少油、多气，我国的能源消耗以煤炭和石油为主，由表1可知，我国2010年煤炭、石油、天然气三大矿物燃料消耗量在一次能源消耗总量中所占的比例分别为70.4％、17.6％、4.0％，而天然气世界平均消耗水平将近25%，可见，我国能源消耗过度依赖煤炭和石油，天然气发展利用很不充分，节能减排压力巨大。2010年交通运输替代车用汽、柴油的能源不到600万吨（其中CNG300万吨/LNG5万吨/电动汽车5万吨），占全年总成品油消费量不足3%。为此，通过大力发展天然气汽车，可以优化我国能源消费结构，有效减轻环境压力。
四、制约天然气汽车发展的因素
（一）供气体系建设难度大
天然气汽车在城市大规模推广应用，必须建设相应数量的加气站，这涉及到城市规划、市政管网建设、土地征用、建设资金投入等诸多因素。基础设施建设滞后，加气站网络布局不能满足天然气汽车用户加气的需要，使用不便利，消费者不愿购置家庭用天然气汽车，汽车制造商投资意愿不足，这是导致天然气汽车需求主要集中在城市公共交通领域的原因，加气站布点建设直接影响天然气汽车规模化发展。
（二）改装车性能下降
发展前期，天然气发动机大多是由原燃油机改装，由于气体燃料在汽缸的可燃混合气里占有一定的体积(汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计)，在同样的汽缸工作容积下，用天然气作燃料时做功减少，因而燃油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%～20%左右。
改装车原来燃油机的燃料系统大多保留，因此，要在原车上增加天然气燃料系统，特别是气瓶，使原来的汽车后备箱的有效使用空间减少，车本身的重量也相应增加。
（三）改装费用昂贵
燃油汽车改用天然气作燃料时，需要增加储气瓶、减压阀、混合器等发动机燃料系统部件，而这些部件制作工艺复杂、材料价格昂贵，改装市场尚未形成规模效益，价格难以下降。由于改装需要支付一笔不小的费用，相对于公共交通工具而言，私人用车因其行驶里程较短，使用经济性不明显。因此，仅以当前的价格和政策，私家车燃料推广使用天然气还有一定难度。
五、发展对策
推广运用天然气汽车，需要政府倡导、企业推动、公众参与，三方联动，共同推进。
（一）合理规划布局
加气站建设是影响天然气汽车发展的一个重要因素，想要引领消费者进入天然气汽车市场，必须有大量适用的加气站网点作保障。在城市总体规划的基础上，对加气站建设作整体规划,统筹考虑LNG站与CNG站的建设数量和建站规模；加气母站与子站的数量配置；加气站与加油站合建等问题，做好加气站与市政管网的衔接工作，合理布置站点、协调发展，分期、分批进行建设，逐渐形成合理的天然气汽车加气站布置格局，方便用户使用。
（二）加大经费投入，积极培育市场
国家要制订相关法规和优惠政策，坚持政府引导和市场调节相结合的办法，鼓励各相关企业、金融机构积极参与，合理引导社会资金投入，完善天然气基础设施建设，加大核心技术开发力度，实现关键部件国产化，继续降低配件生产成本，努力打造完整的天然气汽车产业链，发展生产单一燃料的原装天然气汽车，并推广运用。
发展初期，市场规模小，加气站难以盈利，需要政府政策支持，在加气站建设用地和设备购置方面实行优惠的土地政策和设备采购财政补贴措施，积极引导社会投资，推动加气站、燃气市政管网等基础设施投资建设。对于象城市公交车、出租车等公共交通车辆，基本在固定区域行驶，天然气供应有保障，年行驶里程长，在使用期内能迅速收回投资, 具有一定经济效益，应当作为优先发展目标，提倡使用单一燃料天然气汽车，有效促进行业发展。当加气站达到一定规模和数量的时候，再引导社会车辆发展，逐步扩大天然气汽车的数量，实现良性发展。
（三）引导消费
政府可以通过制订优惠的政策来引导天然气汽车消费。在汽车改装、整车购置、燃料使用成本等环节给予税费优惠，政策制定要放大天然气汽车对燃油汽车的对比优势，特别是经济优势。如果政府能够通过不同的税费、税率及补贴措施拉大它们之间的价格差，使用天然气汽车的经济性就会进一步凸显，这样，不仅仅公共交通车辆会选用天然气汽车，其它的社会车辆也会因为相对低廉的购置和使用成本而选择天然气汽车。虽然这样做会在短期加大财政负担，但从长远考虑，可以促进天然气汽车保有量的增长，有利于提高加气站投资收益，缩短了投资回收期，可以有效推动天然气汽车行业朝规模化方向健康发展。
（四）扩大宣传
天然气汽车在国内部分大城市已得到推广和应用，但在许多中小城市的运用还处于探索和起步阶段，社会公众对它的安全、经济、环保等特性的了解还不够充分，因此，要进行广泛的社会宣传，努力提高人们对燃油汽车尾气排放给城市居住环境所带来的严重污染问题的认识，让人们充分了解发展天然气汽车的优越性，让发展天然气汽车的事业得到广大社会公众的认可和支持。
六、结束语
燃油汽車排放的尾气成为城市环境主要污染源早已受到世界范围广泛关注。天然气作为优良的汽车燃料，与燃油相比，具有清洁、经济和资源上的优势，发展天然气汽车，不仅本身具有较好的经济效益，而且环保和社会效益明显，符合我国的能源和环境保护政策。随着国家法规政策逐步完善，我国在天然气汽车关键技术研究和加气站基础设施建设方面会有质的突破，产业化步伐必将加速，天然气汽车在我国城市大规模发展是大势所趋，前景一片光明。
【参考文献】
[1] BP公司，《世界能源统计年鉴（ 2011）》；
[2] 交通管理工作简报第（4）期，《2010年全国机动车和驾驶人统计分析》，公安部十七局， 2011年1月7日；
[3] 豆文娇等，液化天然气作为汽车燃料的性能分析[J]，石油化工设备，2011,40（3）;
[4] 郑得文等，国内外天然气资源现状与发展趋势[ J]，天然气工业，2008,28(1);
[5] 彭红涛，天然气汽车发展中存在的问题及对策研究[ J] ，煤气与热力, 2006, 26( 3)
【作者简介】 林秉运（1973- ），男，浙江，工程师，主要从事燃气工程设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。